DEDI HARIYANTO 101411008 DEDI HARIYANTO 101411008

MAKALAH MOTOR BAKAR II

SISTEM PENDINGIN

KELOMPOK 10

MAREZA UTOMO AJI

(130309205291)

MUHAMMAD IQBAL

(130309206491)

RIZKY HEDI HERMAWAN(130309207891)

TEKNIK MESIN ALAT BERAT

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

TAHUN AKADEMIK 2013/2014A. Air Pendingin

Sistem pendinginan adalah suatu rangkaian untuk mengatasi terjadinya over heating (panas yang berlebihan) pada mesin agar mesin bisa bekerja secara stabil. Air pendingin adalah air limbah yang berasal dari aliran air yang digunakan untuk penghilangan panas dan tidak berkontak langsung dengan bahan baku, produk antara dan produk akhir (KEP-49/MENLH/11/2010). Sistem air pendingin merupakan bagian yang terintegrasi dari proses operasi pada industri. Untuk produktifitas pabrik yang kontinu, sistem tersebut memerlukan pengolahan kimia yang tepat, tindakan pencegahan, dan perawatan yang baik. Kebanyakan proses produksi pada industri memerlukan air pendingin untuk efisiensi dan operasi yang baik. Air pendingin sistem mengontrol suhu dan tekanan dengan cara memindahkan panas dari fluida proses ke air pendingin yang kemudian akan membawa panasnya. Total nilai dari proses produksi akan menjadi berarti jika sistem pendingin ini dapat menjaga suhu dan tekanan proses dengan baik. Memonitor & mengatur korosi, deposisi, pertumbuhan mikroba, dan sistem operasi sangat penting untuk mencapai Total Cost of Operation (TCO) yang optimal.

Air pendingin mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap efisiensi total engine serta umur engine. Apabila temperatur air pendingin masuk engine terlalu tinggi, maka efisiensi mekanis engine akan menurun dan dikhawatirkan dapat terjadi over - heatingi pada engine. Sedang bila temperatur air terlalu rendah, maka efisiensi termal akan menurun (Handoyo, 1999). Proses pendinginan melibatkan pemindahan panas dari satu substansi ke substansi yang lain. Substansi yang kehilangan panas disebut cooled, dan yang menerima panas disebut coolant. Beberapa faktor yang membuat air menjadi coolant yang baik adalah :

1. Sangar berlimpah dan tidak mahal.

2. Dapat ditangani dengan mudah dan aman digunakan.

3. Dapat membawa panas per unit volume dalam jumlah yang besar.

4. Tidak mengembang ataupun menyusut (volumenya) pada perubahan suhu dalam range normal.

5. Tidak terdekomposisi. Beberapa parameter penting dalam sistem air pendingin :

1. Konduktivitas mengindikasikan jumlah dissolved mineral dalam air.

2. pH, menunjukkan indikasi dari tingkat keasaman atau kebasaan dari air.

3. Alkalinitas, berupa ion carbonate (CO3-2) dan ion bicarbonate (HCO3-).

4. Hardness / kesadahan, menunjukkan jumlah ion calcium dan magnesium yang ada dalam air.

Pada umumnya air digunakan sebagai media pendingin karena faktor-faktor sebagai berikut:

1. Air merupakan malcri yang dapat diperoleh dalam jumlah besar.

2. Mudah dalam pcngaturan dan pengolahan.

3. Menyerap panas yang relatif tinggi persatuan volume.

4. Tidak mudah menyusut secara berarti dalam batasan dengan adanya perubahan temperatur pendingin.

5. Tidak terdekomposisi.

Adapun syarat-syarat air yang digunakan sebagai media pendingin:

1. Jernih, maksudnya air harus bersih, tidak terdapat partikel-parlikel kasar yaitu batu, krikil atau partikel-partikel halus seperti pasir, tanah dan lumut yang dapat menyebabkan air kotor.

2. Tidak menyebabkan korosi.

3. Tidak menyebabkan fouling, fouling disebabkan oleh kotoran yang terikut saat air masuk unit pengolahan air seperti pasir, mikroba dan zat-zat organik.

Berikut ini adalah standar industri terhadap air pendingin yang digunakan:

No.Jenis Air LimbahParameterKadar Maksimum (mg/L)Metode Pengukuran

1.Air PendinginResidu Klorin2Standard Method 4500-Cl

Karbon Organik Total5SNI-06-6989.28-2005 atau APHA 5310

Tabel 1.1: Standar Industri Terhadap Air Pendingin (KEP-49/MENLH/11/2010)

Secara umum, industri menerapkan parameter air pendingin ialah sebagai berikut:

Tabel 1.2: Parameter Air Pendingin (Setiadi, 2007)

Ada tiga system air pendingin yang biasa digunakan di industri yaitu :1. Once through.system

2. Open evaporative recirculating.

3. Closed non-evaporative recirculating.

B. Jenis Sistem Air Pendingin

b.a. Once through systemsAir pendingindigunakan sebagai pendingin pada heat exchanger hanya dilewatkan sekali, selanjutnya langsung dikembalikan lagi ke badan air. Once through systems digunakan bilamana kebutuhan air pendingin sangat banyak, ketersediaan sumber air banyak dan murah serta memiliki fasilitas untuk menangani buangan air panas dari air pendingin yang sudah digunakan. Once through system dimana air pendingin akan melewati HE hanya sekali. Mineral-mineral dalam air akan relatif tetap jumlahnya, tidak berubah. Polusi suhu yang disebabkan discharge dari sistem ini menjadi perhatian lingkungan.Keuntungan menggunakanOnce through systems:

a. Tidak diperlukan cooling towerb. Tidak diperlukan pengolan / treatment pendahuluanKerugian menggunakanonce through systems:

a. Korosi

b. Fouling

c. Sampah dan kotoran

d. Polusi / pencemaran temperatur di badan air

Gambar 1.1: Once through.system (Gumilar, 2011)

b.b. Open Evaporative Recirculating SystemsAir tawar yang berasal dari sungai atau danau dipompakan sebagai make-up cooling tower setelah sebelumnya dilakukan treatment (sedimentasi dan koagulasi) terlebih dahulu. Air tersebut digunakan untuk mendinginkan proses-proses di dalam pabrik.

Air pendingin yang telah panas kemudian didinginkan di cooling tower untuk kemudian disirkulasikan kembali ke dalam pabrik. Untuk menjaga kualitas air, misalnya agar tidak terdapat algae/bacteria dan pengendapan (scaling), maka perlu diinjeksikan beberapa jenis chemicals tertentu. Kualitas air juga dijaga melalui mekanismemake-updanblow-down.

Sistem ini banyak digunakan oleh pabrik yang berada dekat dengan sumber air tawar atau jauh dari laut. Spesifikasi material untuk peralatan yang menggunakan air tawar tidak perlu sebagus peralatan yang menggunakan air laut, karena air tawar lebih tidak korosif dibandingkan dengan air laut. Open recirculating system banyak digunakan dalam industri. Sistem ini terdiri dari pompa, HE, dan cooling tower. Pompa akan meresirkulasikan air melalui HE, mengambil panasnya, lalu membuangnya di cooling tower dimana panas tersebut akan dibuang dari air dengan cara evaporasi. Dalam sistem ini, chemical akan lebih banyak digunakan karena komposisi air akan berubah saat evaporasi berlangsung, dimana konstituen korosi dan scaling akan lebih pekat (Gumilar, 2011).Air pendingin teruapkan sekitar 1% water. Kehilangan air akibat penguapan ini harus dikompensasi oleh make up air pendingin.

Keungtungan menggunakanOpen evaporative recirculating systems :

a. Jumlah kebutuhan air medikit (make up);

b. Memungkinkan untuk mengontrol korosi

Kerugian menggunakanOpen evaporative recirculating systems :

a. Investasi (capital cost) lebih tinggi daripada once through;

b. Memerlukan cooling tower yang cukup besar;

c. System purge dan blowdown kemungkinan dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan

Gambar 1.2: Open evaporative recirculating systems (Gumilar, 2011)

b.c. Closed Nonevaporative Recirculating SystemsAir tawar pendingin digunakan untuk mendinginkan proses-proses didalam pabrik. Air tawar pendingin yang telah panas didinginkan kembali di suatu secondary cooler (biasanya plate heat exchanger) untuk selanjutnya disirkulasikan kembali secara tertutup kedalam pabrik. Air laut dipakai untuk mendinginkan secondary cooler dengan cara hanya sekali pakai (once through), sumber air berasal dari laut kemudian dibuang lagi ke laut. Closed Nonevaporative Recirculating Systems yang menggunakan air pendingin yang sama dan disirkulasikan berulang kali dalam siklus yang kontinu. Pada sistem ini, komposisi air juga relatif konstan. Air pendingin didinginkan pada secondary heat exchanger. Tidak ada kehilangan akibat penguapan juga tidak ada pengembalian.

Keungtungan menggunakanClosed nonevaporative recirculating systems :

a. Air pendinginyang kembali relatif bersih

b. Temperatur air pendingin memungkinkan lebih tinggi dari 100oC

Kerugian menggunakanClosed nonevaporative recirculating systems :

a. Investasi / capital cost sangat tinggib. Dibatasi oleh equipment secondary heat exchanger

Gambar 1.3: Closed nonevaporative recirculating systems (Gumilar, 2011)

C. Komponen Sistem Air Pendinginc.a Komponen Sistem Air Pendingin Utama

Sistem air pendingin utama meliputi kondensor, pompa air pendingin utama, dan cooling tower. Sistem ini mempertahankan vakum pada sisi pembuangan turbin dengan mengalirkan air pendingin yang cukup untuk mengkondensasikan uap pembuangan turbin. c.b. Kondensor

Fungsi Kondensor adalah untuk mendinginkan (mengkondensasikan) uap bekas dari turbin dengan cara menyemprotkan air pendingin utama melalui noozle-noozle langsung bersingggungan dengan uap bekas sehingga terjadi perubahan phase dari uap menjadi air.Parameter yang dipantau adalah tekanan condensor, level condensor, hot well temperatur dan ekhaust turbin.Pada kondensor terdapat vacuum breaker yang berfungsi untuk mengisolasi tekanan udara luar dengan tekanan dalam ruangan kondensor sehingga kevakuman kondensor dapat dipertahankan, alat ini akan terus dibuka selama kondensor belum vakum, dan akan ditutup ketika kondensor vakum. Vacuum breaker digunakan untuk membuat kevakuman kondensor sebelum dilakukan rolling turbin.c.d. Main cooling water PumpMain cooling water pump (MCWP) adalah pompa pendingin utama yang berfungsi untuk memompakan air kondensat dari kondensor ke hot water basin cooling tower untuk kemudian didinginkan. Parameter yang dipantau adalah tekanan masuk/keluar pompa, arus dan tegangan motor, temperatur bearing, vibrasi motor dan flow air condensat.c.e. Cooling TowerMenara pendingin (Cooling tower) merupakan alat yang digunakan untuk menembalikan panas ke atmosfer dengan cara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfir. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Fakta bahwa air membutuhkan biaya yang rendah, mudah didapatkan dan merupakan media yang efektif yang digunakan sebagai penukar panas (Keister, 2008). Air yang dipompakan dari kondensor didistribusikan kedalam bak (Hot Water Basin) yang terdapat di bagian atas cooling tower. Bak tesebut juga dilengkapi dengan noozle yang berfungsi utuk memancarkan air sehingga menjadi butiran butiran kecil dan didinginkan dengan cara kontak langsung dengan udara pendingin. Setelah terjadi proses pendinginan air menuju bak penampung (Cool Water Basin) dan seterusnya dialirkan ke kondensor yang sebelumnya melewati 4 buah screen untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat dalam air.c.f. Komponen Sistem Air Pendingin Bantuc.f.a Komponen Sistem Primary Intercooler- Inter Condenser and After Condensor

Inter condensor and after condensor berfungsi untuk mengkondensasikan NCG (Not condensable gases) yang tidak dapat terkondensasi pada kondensor, gas tersebut dihisap oleh steam ejector tingkat pertama untuk diteruskan ke inter condensor.

Gas-gas yang tidak dapat dikondensasi pada inter condenser dihisap oleh Liquid Ring Vacuum Pump (LRVP) atau steam ejector tingkat 2 untuk diteruskan ke after condenser. Air hasil kondensasi NCG dikembalikan ke kondensor, sedangkan sisa gas yang tidak dapat dikondensasikan di buang ke udara.- IntercoolerIntercooler berfungsi sebagai alat penukar panas antara air pendingin primer dengan air pendingin sekunder. Pada intercooler air pendingin primer dialirkan untuk mendinginkan air pendingin sekundary.- Primary Intercooler Pump (Pompa Pendingin Primer)Primary intercooler pump adalah pompa pendingin primary, berfungsi untuk memompa air pendingin primary dari cold basin cooling tower yang masuk ke intercooler, inter condensor, after condensor, dan perapat poros MCWP.

- Secondary Intercooler

Secondary intercooler adalah pendingin sekundary, berfungsi untuk mendinginkan instalasi/peralatan minyak pelumas, udara pendingin generator, dan udara kompresor.

- Treated Water Transfer Pump

Treated water transfer pump berfungsi untuk memompa air dari water storage menuju water header tank. Air pada tangki ini digunakan sebagai air secondary intercooler. Treated water transfer pump terdiri dari dua buah yaitu pompa A/B, hal itu bertujuan agar pompa yang satu bisa terus beroperasi ketika pompa lainya dilakukan pemeliharaan.

- Lube Oil CoolerLube oil cooler adalah pendingin minyak pelumas setelah melumasi bearing turbin dan generator, berfungsi untuk menjaga tingkat kekentalan minyak pelumas agar viskositas minyak pelumas tetap sesuai standar. Prinsip kerjanya adalah memindahkan panas dari minyak pelumas ke air pendingin .- Generator air CoolerGenerator air cooler adalah pendingin udara generator, berfungsi untuk menjaga temperature udara di dalam generator agar sesuai dengan batasan operasi, prinsip kerjanya adalah memindahkan panas dari udara yang keluar generator ke air pendingin sekundary.- Compressor Air CoolerCompressor air cooler adalah pendingin udara kompresor, berfungsi untuk menjaga temperature udara di dalam kompresor agar sesuai dengan batasan operasi, prinsip kerjanya adalah memindahkan panas dari udara yang keluar kompresor ke air pendingin.- Secondary Intercooler Pump (Pompa Pendingin Sekundary)Secondary intercooler pump adalah pompa pendingin sekundary, berfungsi untuk memompa air pendingin sekundary dari intercooler ke instalasi/peralatan minyak pelumas, udara pendingin generator, dan udara kompresor (Roepandi, 2008). D. Masalah dalam Air Pendingin

Permasalahan pada air pendingin, apabila tidak dikontrol dengan baik, akan menimbulkan efek negatif pada keseluruhan proses atau operasi. Contohnya meningkatkan biaya perawatan, perbaikan peralatan, frekuensi shutdown lebih sering (untuk cleaning), mengurangi efisiensi transfer panas, menimbulkan pemborosan bahan bakar untuk power plant, dan lain-lain. Beberapa permasalahan umum pada air pendingin, adalah sebagai berikut:

- KorosiKorosi adalah proses elektrokimia dimana logam kembali ke bentuk alaminya sebagai oksida. Beberapa tipe korosi yang sering terjadi antara lain general attack, pitting, dan galvanic attack. Kerugian yang ditimbulkan oleh korosi pada sistem air pendingin adalah penyumbatan dan kerusakan pada sistem perpipaan. Kontaminasi produk yang diinginkan karena adanya kebocoran-kebocoran, dan menurunnya efisiensi perpindahan panas.

General attack terjadi apabila korosi yang muncul terdistribusi merata dan sama di semua permukaan logam. Sedangkan pitting terjadi ketika hanya sebagian kecil dari logam yang mengalami korosi. Walaupun begitu, pitting sangat berbahaya karena hanya terpusat di sebagian area saja. Galvanic attack terjadi ketika dua logam yang berbeda berkontak. Logam yang lebih aktif akan terkorosi secara cepat.

Faktor utama yang mempangaruhi terjadinya korosi adalah kondisi air pendingin itu sendiri. Beberapa kondisi tersebut antara lain :

1. Oksigen atau dissolved gas yang lain.

2. Dissolved dan suspended solid.

3. Alkalinitas (pH).

4. Suhu.

5. Aktifitas mikroba.

Metode yang digunakan untuk mencegah / meminimalisir korosi antara lain :

1. Memililih material anti korosi saat mendesain proses.

2. Menggunakan protective coatings seperti cat, metal plating, tar, atau plastik.

3. Melindungi dari substansi yang bersifat katiodik, menggunakan anoda dan atau yang lain.

4. Menambahkan corrosion inhibitor (anodic : molybdate, orthophosphate, nitrate, silicate katiodik : PSO, bicarbonate, polyphosphate, zinc general : soluble oils, triazoles copper).

- Scale

Scale adalah lapisan padat dari material inorganik yang terbentuk karena pengendapan. Beberapa scale yang sering terjadi berupa calcium carbonat, calcium phosphate, magnesium silicate, dan silica.

- FoulingFouling adalah akumulasi dari material solid yang berbeda dari scale. Fouling dapat dikendalikan secara mekanikal atau dengan menggunakan pengolahan kimia. Pengendalian fouling pada cooling system melibatkan 3 hal :

1. Prevention Pendekatan terbaik adalah mencegah foulant memasuki cooling system. Pendekatan ini juga termasuk perlakuan mekanik ataupun chemical untuk clarify makeup water.

2. Reduction Menghilangkan atau mengurangi jumlah foulant yang tidak dapat dicegah memasuki sistem. Pendekatan ini melibatkan sidestream filtering atau dapat juga melakukan pembersihan basin tower secara perodik.

3. Ongoing Control Menambahkan chemical dispersants atau back flushing exchangers.

- Biological ContaminationBiological contamination adalah pertumbuhan tidak terkontrol dari mikroba yang dapat menimbulkan pembentukan deposit, fouling, corrosion, dan scale. Menara pendingin (cooling tower) merupakan bagian dari sistem air pendingin yang memberikan lingkungan yang baik untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisma. Algae dapat berkembang dengan baik pada bagian yang cukup mendapat sinar matahari, sedangkan "lendir" (slime) dapat berkembang pada hampir di seluruh bagian dari sistem air pendingin ini. Mikroorganisma yang tumbuh dan berkembang tersebut merupakan deposit (foul) yang dapat mengakibatkan korosi lokal, penyumbatan dan penurunan efisiensi perpindahan panas. Penggunaan air yang memenuhi persyaratan dapat mencegah timbulnya masalah-masalah dalam sistem air pendingin. Persyaratan bagi air yang dipergunakan sebagai air pendingin tidak seketat persyaratan untuk umpan ketel.

Slime mikrobial, seperti fouling pada umumnya, mengurangi efisiensi transfer panas. Terlebih lagi, slime mikrobial lebih bersifat insulator dari deposit pada umumnya. Slime dapat menjerat deposit lain, membuat permasalahan menjadi lebih buruk. Mikroba dapat masuk melalui makeup water, atau bisa juga melalui udara yang masuk ke cooling tower. Faktor yang mendukung pertumbuhan mikroba antara lain :

1. Nutrien, hidrokarbon atau substansi organik lainnya sbg makanan dari mikroba.

2. Atmosfir, pertumbuhan organisme bergantung pada ketersediaan oksigen atau karbondioksida.

3. Temperatur, organisme dapat membentuk slime dapat membentuk slime pada suhu 4,4 65,6 C.

Tiga golongan kimia yang umum digunakan untuk mengontrol mikroba adalah biosida oksidasi, biosida non-oksidasi, dan biodispersan. Biosida oksidasi berperan mengoksidasi sel-sel penting pada mikroba sehingga mikroba tersebut akan mati. Contoh dari biosida oksidasi ini, seperti yang telah disebutkan di atas, adalah chlorine dan bromine. Biosida non-oksidasi adalah senyawa organik yang bereaksi dengan sel-sel spesifik pada mikroba, yang secara langsung akan menghancurkan sel-sel tersebut. Sedangkan untuk biodispersan tidak mematikan mikroba. Biodispersan hanya mengurangi deposit microbial, yang akan terlepas dari permukaan logam, dan kemudian dibuang (Setiadi, 2007).

E. Cara Pengendalian Air Pendingin

- Pengendalian Pembentukan KerakPembentukan kerak dipengaruhi oleh jumlah padatan terlarut yang ada di air. CaCO3 merupakan kerak yang sering ditemui pada sistem air pendingin dan terbentuk jika kadar Ca dan alkalinitas air terlalu tinggi. Pengendalian gangguan ini dimaksudkan untuk mencegah pembentukan kerak CaCO3 dengan menjaga agar kadar Ca dan alkalinitas dalam air sirkulasi cukup rendah, dan mencegah pengendapan kerak pada permukaan logam. Untuk maksud pertama dapat ditempuh dua cara, yaitu :

1. Menurunkan siklus konsentrasi air yang bersirkulasi atau

2. Menambah asam, misalnya H2SO4, agar pH air di bawah 7. Dapat digunakan inhibitor kerak berupa bahan kimia seperti polifosfat, fosfonat, ester fosfonat dan poliacrylat.

- Pengendalian Korosi

Pengendalian korosi dilakukan dengan cara menambahkan bahan kimia yang berfungsi sebagai inhibitor (penghambat). Inhibitor yang umum dipakai adalah polifosfat, kromat, dikromat, silikat, nitrat ferrosianida dan molibdat. Dosis inhibitor yang digunakan harus tepat, karena suatu inhibitor hanya dapat bekerja efektif setelah kadarnya mencapai harga tertentu. Kadar minimum yang dibutuhkan oleh suatu inhibitor agar dapat bekerja secara efektif disebut batas kritis. Pemakaian inhibitor yang melebihi batas kritis akan menambah biaya operasi. Jika kadar inhibitor turun dibawah batas kritis, bukan saja menjadi tidak efektif, tetapi dapat pula menyebabkan pitting (Setiadi, 2007).

- Pengendalian Pembentukan Fouling dan Penghilangan Padatan Tersuspensi

Pembentukan fouling yang disebabkan oleh mikroorganisme dapat dicegah atau dikendalikan menggunakan klorin, klorofenol, garam organometal, ammonium kuartener, dan berbagai jenis mikrobiosida (biosida). Klorin merupakan chemicals yang paling banyak dipakai. Dosis pemakaian klorin yang efektif adalah sebesar 0,3 sampai 1,0 ppm. Pengolahan yang tepat diperoleh secara percobaan, karena penggunaan beberapa biosida secara bersama-sama kadang-kadang memberikan hasil yang lebih baik dan senyawa-senyawa tersebut acap kali digunakan bersama klorin. Padatan tersuspensi dalam air merupakan masalah yang cukup serius. Padatan tersuspensi tersebut dapat menempel pada permukaan perpindahan panas sehingga mengakibatkan berkurangnya efisiensi perpindahan panas. Salah satu metoda yang digunakan untuk mengendalikan padatan tersuspensi adalah dengan melakukan filtrasi secara kontinu terhadap sebagian air yang disirkulasi.

- Penanganan Masalah Lumut/ Mikroorganisme

Cara mengatasi tumbuhnya lumut dan mikroorganisme pada pendingin sekunder adalah sebagai berikut:

1. Pencegahan kontaminasi nutrisi dan padatan tersuspensi pada air pendingin. Untuk mencegah agar sekecil mungkin kontaminasi nutrisi dan padatan tersuspensi yang berasal dari air make-up, dilakukan pra-pengolahan seperti penyaringan.

2. Pemakaian bahan pengontrol lumut. Fungsi dari bahan pengontrol lumut diklasifikasikan atas sterilisasi. Karena setiap bahan pengontrol lumut mempunyai mekanisme kerja yang berbeda, maka apabila penanggulangan lumut dilakukan, kondisi deposit lumut harus dipelajari supaya dapat memilih bahan kimia yang sesuai.3. Sterilisasi adalah suatu perawatan untuk merendahkan potensi pelekatan mikroorganisme dalam sistem air pendingin dengan jalan pembunuhan mikroorganisme. Bahan kimia yang mempunyai efek sterilisasi adalah senyawa klor, senyawa organik, nitrogen-sulfur dan lain-lain. Mekanisme kerja bahan-bahan kimia ini diperkirakan sebagai berikut: Bahan kimia ini mempunyai reaktivitas yang tinggi terhadap radikal SH sistein (komponen protein dalam mikroorganisme), dan membunuh mikroorganisme dengan jalan melumpuhkan enzim (bagian yang aktif) radikal SH, atau membunuh mikroorganisme dengan daya oksidasi dari bahan kimia tersebut. Secara umum, klorinasi digunakan untuk sterilisasi karena efektif dan murah. Namun, karena klor bersifat korosif terhadap metal, maka konsentrasi sisa klor (residual chlorine) dalam air pendingin harus dikontrol meksimum 1 ppm (Cl2).4. Peredaman pertumbuhan mikroorganisme . Ini adalah perawatan dengan menurunkan kecepatan pertumbuhan lumut dengan jalan meredam pertumbuhan mikroorganisme dalam sistem pendingin air sekunder. Mekanisme kerja bahan kimia yang digunakan hampir sama dengan mekanisme kerja biocide-boicide lainnya, hanya penggunaannya yang berbeda. Pada perawatan ini perlu dipertahankan pemakaian bahan kimia secara kontinu / dalam waktu relatif lama walaupun konsentrasi kecil. Sedangkan biocide lainnya adalah sebaliknya. Bahan kimia yang cocok untuk perawatan secara biostatik adalah senyawa organik nitrogen-sulfur dan senyawa-senyawa amina.5. Pencegahan pelekatan: getah lendir yang diproduksi mikroorganisme bertalian dengan pelekatan mikroorganisme pada permukaan padatan. Dalam pencegahan pelekatan lumut, bahan kimia bereaksi dengan getah lendir dan kemudian menetralisasinya, sehingga daya pelekatan mikroorganisme diturunkan atau dilemahkan. Bahan kimia yang mempunyai efek seperti ini adalah senyawa garam ammonium kwartener, senyawa bromine dan lain-lain.6. Pengikisan lumut: perawatan ini adalah mengikis lumut yang melekat pada system pendingin dengan bahan-bahan kimia. Bahan kimia yang mempunyai efek mengikis adalah senyawa klor, peroksida, senyawa amina dan lainlain. Mekanisme kerja bahan-bahan kimia ini menurunkan daya pelekatan lumut dengan jalan denaturasi getah lendir dan membentuk gelembung- gelembung, akibat reaksi bahan kimia dengan lumut, sehingga lumut secara alami terkikis. Dengan demikian setelah penambahan bahan kimia, dengan menaikkan kecepatan aliran air akan meningkatkan efek pengikisan.7. Pendispersi lumpur: padatan tersuspensi dalam air akan menjadi gumpalan (flocs) akibat aktivitas mikroorganisme dan terakumulasi sebagai lumpur. Pengolahan dispersi lumpur bukan hanya meredam pembentukan gumpalan tetapi juga mendispersi gumpalan yang telah terbentuk. Padatan tersuspensi yang terdispesi dibuang keluar melalui air blowdown sehingga volume akumulasi lumpur dikurangi. Bahan kimia untuk pencegahan pelekatan lumut dan pengikisan lumut juga digunakan untuk pendispersi lumut dan untuk bioflokulasi (penggumpalan akibat mikrobiologi) padatan tersuspensi. Juga polielektrolit atau polimer digunakan untuk pendispersi anorganik padatan tersuspensi atau peredaman penggumpalan padatan tersuspensi.8. Penyaringan pembantu merupakan suatu pengolahan untuk menurunkan akumulasi lumpur dan pelekatan lumut yaitu dengan jalan penyaringan sebagian air pendingin yang disirkulasikan untuk membuang padatan tersuspensi (Lestari, 2010).- Pengendalian Scale

Scale dapat dikendalikan dengan beberapa cara, yaitu :

1. Membatasi konsentrasi dari mineral-mineral pembentuk scale.

2. Menambahkan asam untuk menjaga agar mineral pembentuk scale (contoh : calcium carbonate) tetap larut.

3. Meningkatkan aliran air dengan luas permukaan yang besar.

4. Menambahkan bahan kimia anti scale.

F. Teknologi Cooling Tower (Menara Pendingin)Proses perpindahan panas selalu dijumpai industri-industri kimia yang dijalankan dalam alat penukar panas.

Penukar panas atau dalam istilah bahasa inggrisnya heat exchanger (HE) adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien (Maruli tua saud,2007). Salah satu alat penukar panas adalah menara pendingin (cooling tower). Menara pendingin merupakan merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfir.

Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan-peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang panas. Berikut ini adalah beberapa teknologi yang digunakan dalam pengolahan air pendingin yang digunakan dalam berbagai industri yang disesuaikan dengan kebutuhan dan spesifikasinya (Roepandi, 2008).

Gambar 1.4: Diagram skematik sistim menara pendingin (Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)

1. Komponen menara pendingin

Komponen dasar sebuah menara pendingin meliputi rangka dan wadah, bahan pengisi, kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara, louvers, nosel dan fan. Kesemuanya dijelaskan dibawah

A. Rangka dan wadah:hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil, seperti unit fiber glass, wadahnya dapat menjadi rangka (anonim. 2010)

B. Terdapat tiga jenis bahan pengisi (fill) :

1) Media Isian Penciprat (Splash Film). Media isian splash menciptakan area perpindahan panas yang dibutuhkan melalui cipratan air diatas media pengisi menjadi butiran air yang kecil. Luas permukaan butiran air adalah luas permukaan perrpindahan panas dengan udara.

2) Media Isian Selaput (Film Fill). Pada isian film, air membentuk lapisan tipis pada sisi-sisi lembaran pengisi. Luas permukaan dari lembaran pengisi adalah luas perpindahan panas dengan udara sekitar. Bahan pengisi film dapat menghasilkan penghematan listrik yang signifikan melalui kebutuhan air yang lebih sedikit dan head pompa yang lebih kecil.

3) Bahan isian/pengisi sumbatan rendah (Low-clog film fills). Bahan pengisi sumbatan rendah dengan ukuran flute (galur) yang lebih tinggi saat ini dikembangkan untuk menangani air yang keruh, yang merupakan pilihan terbaik untuk air laut karena menghemat daya dan kinerjanya lebih baik dibanding isian penciprat konvensional (mulyono,2010)

Tabel 1.3: Nilai desain berbagai jenis bahan pengisi (Mulyono, 2010)

C. Kolam air dingin (cold-water basin): Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa desain, kolam air dingin berada dibagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain aliran yang berlawanan arah pada forced draft, air di bagian bawah bahan pengisi disalurkan ke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu-sudu fan dipasang dibawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. Dengan desain ini, menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.

D. Saluran udara masuk: merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada dibagian bawah menara (desain aliran berlawanan arah).

E. Louvers: pada umumnya, menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers.

Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air

dalam menara. Beberapa desain menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan louver.

F. Nosel: Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang

seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang

benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan

pola bundar atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti

pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.

G. Fan: Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan dalam menara.

Umumnya fan dengan baling-baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan baik

fan propeller dan sentrifugal dua-duanya ditemukan dalam menara forced draft. Tergantung

pada ukurannya, jenis fan propeller yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapat

dirubah-rubah/ diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara

otomatis dapat digunakan diatas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk

mengirim aliran udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling

yang dapat diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon

perubahan kondisi beban.

- Jenis-Jenis Menara Pendingin

1. Menara pendingin jenis natural draft merupakan menara pendingin jenis natural draft atau hiperbola menggunakan perbedaan suhu antara udara ambien dan udara yang lebih panas dibagian dalam menara. Begitu udara panas mengalir ke atas melalui menara (sebab udara panas akan naik), udara segar yang dingin disalurkan ke menara melalui saluran udara masuk di bagian bawah. Tidak diperlukan fan dan hampir tidak ada sirkulasi udara panas yang dapat mempengaruhi kinerja. Kontruksi beton banyak digunakan untuk dinding menara dengan ketinggian hingga mencapai 200 m. Menara pendingin tersebut hanya digunakan untuk jumlah panas yang besar sebab struktur beton yang besar cukup mahal.

Gambar 1.5: Natural Draft Cooling Tower (Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)

2. Menara Pendingin Draft Mekanik merupakan menara draft mekanik memiliki fan yang besar untuk mendorong atau mengalirkan udara melalui air yang disirkulasi. Air jatuh turun diatas permukaan bahan pengisi, yang membantu untuk meningkatkan waktu kontak antara air dan udara hal ini membantu dalam memaksimalkan perpindahan panas diantara keduanya. Laju pendinginan menara draft mekanis tergantung pada banyak parameter seperti diameter fan dan kecepatan operasi, bahan pengisi untuk tahanan sistim dll. Menara draft mekanik tersedia dalam range kapasitas yang besar. Menara tersedia dalam bentuk rakitan pabrik atau didirikan dilapangan sebagai contoh menara beton hanya bisa dibuat dilapangan. Banyak menara telah dibangun dan dapat digabungkan untuk mendapatkan kapasitas yang dikehendaki. Jadi, banyak menara pendingin yang merupakan rakitan dari dua atau lebih menara pendingin individu atau sel. Jumlah sel yang mereka miliki, misalnya suatu menara delapan sel, dinamakan sesuai dengan jumlah selnya. Menara dengan jumlah sel banyak, dapat berupa garis lurus, segi empat, atau bundar tergantung pada bentuk individu sel dan tempat saluran udara masuk ditempatkan pada sisi atau dibawah sel.

Gambar 1.6: Menara Pendingin Draft Mekanik (Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001)

B. TERMOSTAT

A. Pengertian Termostat

Sebuah termostat adalah alat yang digunakan untuk mengendalikan kerja suatu perangkat lainnya pada suatu ambang suhu tertentu. Alat ini banyak digunakan pada elemen produksi pada industri maupun rumah tangga. Termostat berasal dari kata Yunani termos panas dan statos berdiri. Termostat bekerja dengan cara beralih dari pemanasan atau pendingin suatu alat atau mengatur aliran perpindahan panas fluida yang diperlukan, untuk menjaga suhu yang benar.Sebuah termostat bisa menjadi pengontrol suatu unit untuk pemanas atau pendingin suatu kompon. Termostat bisa dibangun dalam banyak cara dan dapat menggunakan berbagai sensor untuk mengukur suhu. Output dari sensor kemudian mengontrol peralatan pemanas atau pendingin. . Thermostat dirancang untuk dapat menunjukkan besarnya suatu besaran suhu dalam skala pengukuran dan dapat mengendalikan suatu perangkat external dimana pengendaliannya dapat kita program pada suatu ambang suhu tertentu, sesuai dengan karakteristik kebutuhan serta karakteristik kerja alat yang akan dikendalikan. Termostat pertama kali diciptakan pada tahun 1883 oleh Warren S. Johnson.

Thermostat dipasang pada blok silinder bagian atas dengan sambungan selang. Thermostat bekerja pada suhu yang kurang dari 80C . dan pada suhu tersebut thermostat membuka, sehingga air hanya beredar disekeliling blok silinder tidak sampai ke radiator. Dengan demikian suhu mesin dapat dikendalikan dan ini merupakan fungsi thermostat sebagai pengendali suhu mesin.Jenis thermostat yang digunakan salah satunya adalah tipe wax pellet. Tipe Wax Pellet ini adalah semacam lilin yang dapat mengembang pada saat panas dan akan menyusut pada waktu dingin.

Cara kerja :Pada saat air pendingin panas lilin atau Wax Pellet yang ada didalamthermostat akan memuai dan mendorong katup untuk membuka (1). Hal inidisebabkan karena pemuaian lilin tersebut mampu menekan tahanan pegas (3),thermostat pada saat temperatur air pendingin telah dingin, maka lilin di dalamthermostat akan menyusut, sehingga pegas di dalam thermostat akan mendorongkatup thermostat untuk menutup kembali (2).

Keterangan :1. Katup saat membuka

2. Katup saat menutup Pegas

B. Macam -macam Termostat

Electric Thermostat

Electric Thermostat adalah thermosat yang digunakan pada system kontrol elektrik. Thermostat ini terdiri dari bimetal coil yang didesain sedemikian rupa sehingga bila ada perubahan suhu dapat menggerakkan bimetalnya (melengkung) dan kemudian gerakan bimetal ini digunakan untuk mengontrol mekanik membuka dan menutup kontak switch. Ada pula yang menggunakan bulb sebagai sensor suhu. Heating thermostat akan menbuka kontaknya bila suhu ruang naik, sedang cooling thermostat akan membuka kontak switch bila suhu ruang turun. Untuk membantu pergerakan bimetal yang lebih signifikan maka bimetalnya dilengkapi dengan sebuah electrik heater. Switch untuk thermostat yang bekerja pada tegangan rendah (24 volt) biasanya merupakan mercury switch.

Elemen deteksi suhu, jenis bimetal

Elemen deteksi suhu, mercury

Rangkaian kontrol thermostatic

Skematik Diagram Sistem Kontrol Elektrik

Gambar memperlihatkan skematik diagram tipikal sistem control elektrik yang menggunakan electric thermostat. Thermostat ini akan mengontrol penguatan relay atau solenoid yang digunakan untuk mengontrol sistem. Titik pengaturan suhu yang dilakukan thermostat dibedakan menjadi dua yaitu Cut In dan Cut Out temperature.

Konstruksi Tipikal Elektrik Thermostat

Kerja pengatur suhu (thermostat) dipengaruhi oleh perubahan suhu yang diterima oleh alat sensor suhu (bulb) gas akan mengembangnsebanding dengan suhunya. Perubahan suhu tersebut dapat menyebabkan gas, uap atau cairan di dalam pipa dan bulb mengembang atau menyusut, sehingga dapat menimbulkan tekanan pada bellow (diafragma) yang berubah-ubah. Perubahan tekanan di dalam bellow diubah menjadi gerakan linear untuk menggerakkan suatu kontak untuk membuka atau menutup. Di atas bellow ditempatkan pegas yang melawan tekanan bellow. Tekanan pegas dapat diatur melalui tombol yang ada di atasnya. Sehingga tekanan bellow pun akan mengikutinya yang berarti temperatur dari bulb yang dapat diatur.

Pnumatik Thermostat

Pnumatik thermostat juga menggunakan elemen bimetal sebagai sensor suhu. Pada desain lain kadang digunakan bulb yang berisi liquid refrigeran. Tenaga gerak yang ditimbulkan oleh elemen deteksinya digunakan untuk mengontrol port (katub) udara yang ada di dalam suatu sistem pemipaan udara tekan, sehingga udara tekan dari kompresor dapat mengalir secara proportional ke suatu alat aktuasi atau operator.

Electronic ThermostatElectronic Thermostat menggunakan resistance thermometer untuk mendeteksi suhu. Resistance thermometer adalah elemen resistannyang sensitif terhadap perubahan suhu. Nilai resistannya akannberubah bila bila suhunya juga berubah. Elemen resistan tersebut dihubungkan ke salah satu kaki sirkit jembatan Wheat Stone.

Gambar memperlihatkan sirkit jembatan Wheat Stone. Jembatan Wheat Stone terdiri dari 4 resistor yang dihubungkan sedemikan sehingga membentuk sirkit jembatan.

Sirkit Jembatan Wheat Stone

Bila perbandingan keempat resistannya : A / B = C / D sama, maka tegangan outputnya menjadi nol. Dalam hal ini dikatakan jembatan dalam keadaan seimbang. Bila nilai resistan A (elemen resitance thermometer) berubah akibat ada perubahan suhu maka menyebabkan jembatan tidak seimbang lagi dan akan muncul sinyal tegangan pada output sirkit jembatannya. Tegangan sinyal output ini masih sangat lemah sehingga perlu mendapat penguatan (amplifier) terlebih dahulu sebelum ia dapat digunakan untuk menggerakkan suatu relay.

Blok Diagram tipikal electronic thermostat

C. Pengaturan Thermostat

Thermostat mempunyai batas cut in dan cut out tertentu. Perbedaan antara batas cut in dan cut out tergantung dari pengaturanndifferensialnya. Besar kecilnya differensial tergantung pada penggunaan dan lokasi alat sensor suhu (bulb).Dalam banyak hal, bila bulb dijepitkan pada evaporator, sehingga temperatur pendinginan dideteksi secara langsung oleh temperaturevaporator, maka dalam kasus ini pengaturan differensial harus besar untuk menjaga adanya Short Cycling pada kopresor. Biasanya differensial diatur 8o 10oC. Untuk kasus lain bisa 1o 2oC atau 4o 5oC, tergantung penempatan bulb.

Pengaturan thermostat ada 2 macam :(I) pengaturan range(II) (II) pengaturan diferential.

Pengaturan Range

Mengatur range adalah cara pengaturan cut in dan cut out thermostat yang menghasilkan daerah pengaturan amplitudo. Cut on dan cut off akan kembali bersamaan tetapi dengan differensial yang tetap sama.

Biasanya pada baut pengaturan range ada petunjuk arah putaran baut pengatur range yang memberikan pengaturan sebagai berikut :(i) Memutar baut searah jarum jam suhu kerja naik(ii) Memutar baut rangge melawan jarum jam suhu kerja turun(iii) Memutar baut range satu putaran akan mengubah suhu kerja antara 5o 8oC

Pengaturan Diferential

Fungsi utama thermostat adalah menjalankan motor kompresor baiksuhu pendinginan meningkat (naik) pada batas tertentu. Batas ini disebut Cut in temperatur setting dan menghentikan motor kompresor saat suhu pendinginan mencapai titik terendah sesuaipengaturannya titik suhu terendah ini disebut Cut on temperature setting. Mengatur differensial adalah mengatur kerja thermostat atau mengatur perbedaan titik cut in dan titik cut out. Perbedaan (differensial) ini tergantung pada aplikasi atau kondisi pendinginannya. Meskipun begitu perlu berhati-hati waktu melakukan pengaturan ini sebab bila perbedaan ini terlalu kecil maka sistemnya akan dapat mengalami short cycle.

Short cycle adalah selang waktu cut ini dan cut out yang sangat singkat sehingga kerja kompresor terputus-putus. Hal ini dapat membahayakan kompresor. Namun bila perbedaan ini terlalu besar maka temperatur pendinginan akan meningkat menjadi tinggi sebelum terjadi cut in. Hanya dengan banyak berlatih maka akan dapat menentukan differensial yang tepat sesuai keinginan pada setiap kondisi yang berbeda. Memutar baud differensial ke dalam, differensial makin kecil dan memutar baud differensial ke luar, differensial makin besar.

Thermostat diatur pada cut ini + 7oC dan 1oC cut out dengan differensial 6 K. Thermostat ini dapat diubah rangenya menjadi lebih tinggi atau lebih rendah sesuai keinginan kita, misalnya diubah menjadi + 10oC cut in dan + 4oC cut out tanpa merubah differensialnya.

Grafik Pengaturan Suhu

Berikut ini diberikan suatu contoh kasus dari suatu unit tata udara, sebagai berikut:

Dalam suatu ruangan khusus diharapkan mempunyai suhu yang konstan + 3oC dengan perbedaan suhu pada alat kontrolnya sebesar 4 K maka untuk memenuhi keperluan tersebut, thermostat harus diatur untuk :

cut in pada suhu + 5 oC dan cut out pada suhu 1 oC.

Penentuan setting thermostat dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan temperatur rata-rata yang harus dipertahankan tetap konstan dan juga keinginan atau keperluan untuk mempunyai temperatur maksimum dan minimum yang dikehendaki. Bila hal ini sudah didapatkan maka differensial dapat dihitung. Sebaliknya bila differensialnya yang diketahui, maka untuk menghitung setting thermostatnya (cut in) dapat dilakukan dengan membagi dua nilai differensial tersebut dan kemudian menambahkannya dengan temperatur rata-rata yang diinginkan dan kemudian mengkurangkannya untuk menentukan cut out temperaturnya.

Grafik pengaturan Suhu

D. Pemilihan Thermostat

Pemilihan Thermostat hendaknya memperhatikan faktor-faktor berikut ini:(i) Temperatur maksimum dan minimum yang dapat dicapai(ii) Jenis medium pendinginan misalnya udara, air, minuman(iii) Differensial yang dibutuhkan.

Bila ketiga faktor ini sudah diketahui maka tinggal mencari spesifikasi yang sesuai di dalam katalog yang ada. Pilihlah thermostat yang karakteristik pengaturan temperaturnya mendekati kondisi temperature yang diharapkan.

Misalnya, Sebuah ruangan ingin dipertahankan mempunyai suhu 3oC.Dimana :cut in thermostat = 4oC cut out thermostat = -6oCdifferensial = 10 K

maka pilihlah thermostat yang ada dikatalog yang mendekati harga-hargatersebut diatasi yaitu : thermostat RT2. Range = -25oC + 15oCDiff = 5 K sampai 18 K

E. Pemasangan Thermostat

Ada 2 hal yang perlu diperhatikan dalam pemasangan thermostat, yaitu pemasangan thermo switchnya dan pemasangan sensor suhunya. Pada prinsipnya pemasangan thermoswitchnya dapat diletakkan di mana saja asal memudahkan operator untuk mencapainya. Kontak thermo switch-nya terdiri dari kontak NO (normally open) dan NC (normally closed). Untuk keperluan control operasi biasanya digunakan kontak NO. Sensor thermonya diletakkan di dalam ruang cabinet dengan ketinggian 1 atau 1,5 meter. Usahakan meletakkannya pada lokasi di mana produk yang disimpan diletakkan.

F. Contoh Penggunaan Termostat Dalam kehidupan Sehari-hari

SISTEM pendinginan memiliki peranan amat vital dalam menjaga kinerja mesin agar tetap dalam kondisi stabil. Kinerja mesin paling efisien dan efektif terjadi pada suhu antara 82 hingga 93 derajat celcius. Pada suhu tersebut, proses pembakaran campuran BBM dengan udara berlangsung mendekati sempurna, sehingga seluruh energi kimia dari minyak bumi bisa dikonversikan menjadi gerak mekanik untuk mendorong mobil.Suhu mesin yang terlalu dingin akan menyebabkan konsumsi bensin menjadi boros. Sebaliknya, suhu tinggi membuat kepala silinder mesin melengkung. Di sinilah peranti termostat memiliki peranan penting agar mesin tidak overheated dan cepat mencapai suhu optimum. Termostat memiliki fungsi untuk menjaga kestabilan suhu mesin. Tugasnya adalah menutup dan membuka sirkulasi aliran air pendingin mesin yang menuju radiator. Posisi alat ini berada antara mesin dan selang radiator. Ketika suhu mesin mobil berada di bawah angka ideal, termostat akan menahan aliran air dari mesin menuju radiator. Saat itu, aliran air akan berputar di dalam blok mesin saja. Pada suhu air mencapai antara 82 derajat hingga 93 derajat, katup termostat otomatis akan terbuka kecil.

Begitu pula bila suhu meningkat di atas 93 derajat dan mesin menjadi panas, termostat akan membuka katupnya lebar-lebar. Air panas pun mengalir masuk ke radiator untuk didinginkan. Selanjutnya air dari radiator yang telah dingin disalurkan oleh water pump menuju blok mesin. Katup termostat akan terus membuka selama mesin panas, dan menutup kembali saat suhu mesin berubah dingin. Mengingat pentingnya peranti termostat tersebut, diharapkan jangan mencopot alat ini. Kalau pemilik kendaraan mencopot termostat, efek yang terbesar adalah mesin lambat menjadi panas. Suhu ideal mesin akan lebih lama tercapai. Anggapan bahwa mencopot termostat akan mempercepat menurunkan suhu ketika mesin panas, tidaklah tepat. Termostat akan langsung bereaksi saat mendeteksi suhu air melebihi dari suhu ideal tadi.Efek lainnya bila termostat itu dilepas, maka sirkulasi air pendingin tidak ada yang mengatur lagi. Hasilnya saat mesin dingin, air tetap bersirkulasi dan berputar menuju radiator. Imbasnya, mesin jadi lebih lama untuk mencapai suhu kerja yang ideal. Seiring dengan itu mesin pun kurang optimal dan cenderung boros bahan bakar.Tidak adanya termostat juga membuat kerja ECU (Engine Control Unit) jadi ngaco. Data sensor yang tidak akurat akan membuat ECU memerintahkan pasokan campuran bahan bakar udara yang keliru. Karena termostat dicabut sirkulir air terus berjalan baik ketika suhu panas maupun dingin. Itu menjadikan data besaran suhu ke ECU tidak akurat lagi. Maka ECU pun akan memberikan instruksi yang tidak benar pada penyaluran campuran bahan bakar. Bila itu terjadi tentu pemakaian BBM pun tidak ekonomis.

Sensor Electronic Termostat adalah benda yang mengagumkan karena bentuknya yang kecil, tetapi memiliki peranan penting. Rahasia kerja termostat terletak pada silinder kecil dekat mesin. Silinder ini berisi wax atau semacan lilin, yang mengembang kalau terkena panas. Ketika wax mengembang, batang dalam silinder akan bergerak menekan katup termostat untuk membuka. Untuk melihat cara kerja termostat, bisa dilakukan dengan cara mencelupkan peranti ini pada baskom yang berisi air panas.Teknologi termostat terus berkembang. Malahan kini sudah menginjak ke sistem elektronik yang menggantikan teknik buka katup mekanis. Pada prinsipnya kerja sistem ini masih sama dengan model mekanis, hanya bedanya sistem buka tutup diatur oleh sensor elektronik Katup elektronik ini diklaim lebih unggul, karena dapat membuka dengan besaran yang presisi dibandingkan teknologi konvensional. Katup tidak akan membuka kalau suhu belum tepat benar menyentuh angka 82 derajat celcius. Ford memasang teknologi elektronik ini pada model sedan Mondeo. Katup termostat akan membuka atau menutup untuk mendinginkan blok dan kepala silinder berdasarkan perintah sensor panas mesin. Peranti ini dirasakan cukup efektif guna meredam panas mesin untuk mendapatkan setelan pemakaian bahan bakar yang efisien.Pabrikan komponen Bosch mengembangkan teknologi baru yang menggantikan termostat tunggal dengan sistem katup-katup elektronik yang menyeluruh. Ini akan membuat kontrol suhu mesin lebih akurat yang mendorong performa mesin meningkat.Disebut menyeluruh karena kerja katup mekanis yang ada dalam sistem pendingin digantikan oleh elektronik. Katup termostat dikombinasikan dengan water pump elektrik yang memakai listrik sebesar 12 volt. Seluruh sistem Bosch ini dikendalikan oleh sistem manajemen mesin keluaran Motronic.

Perhatikan Kondisi Termostat Sama dengan komponen mobil lainnya, termostat mempunyai umur masa pakai yang terbatas. Sebaiknya gantilah peranti termostat sebelum rusak, disarankan setiap 50.000 km. Termostat yang sudah rusak tidak bisa diperbaiki, jadi harus membeli yang baru. Salah satu kondisi yang membuat termostat tidak dapat bekerja dengan baik adalah karat. Karat pada dinding-dinding termostat harus dihindari. Penyebabnya karena komponen ini sebagian besar memakai bahan besi. Potensi terjadinya karat semakin membesar, bila air di radiator/ pendingin kotor. Itu sebabnya, penggantian secara berkala dengan air yang steril, dapat meminimalisasi munculnya karat. Lakukanlah pengurasan air radiator minimal 20.000 km.Untuk mengetahui kondisi termostat, mau tidak mau harus membuka dudukan alat tersebut. Bila diketahui karat pada termostat sudah telanjur menempel dan banyak, maka peranti termostat harus diganti yang baru. Pasalnya, tumpukan karat pada dinding termostat bisa membuat komponen katup tidak bekerja dan macet. Kalau macet, maka termostat tidak dapat menjalankan fungsi buka-tutup aliran air dari radiator ke mesin. Terhambatnya mekanisme buka tutup katup bisa membuat termostat selalu terbuka, atau sebaliknya, tertutup terus. Jika terbuka, aliran air antara mesin dan radiator akan terus-menerus mengalir. Situasi ini bisa membuat mesin overcooling yang dampaknya membuat temperatur kerja mesin sulit tercapai. Sebaliknya, bila kondisi tertutup membuat aliran air antara mesin dan radiator akan terhalang. Akibatnya, pada saat air pendingin telah mencapai temperatur kerja dan mendekati titik didih, tidak dapat bertukar dengan air yang dingin. Karena tidak mendapat pendinginan, bisa terjadi overheating.Untuk mengetahui apakah termostat masih bekerja baik, bisa dilakukan dengan cara mencelupkannya ke wadah yang berisi air panas. Sebelum memasukkan termostat, terlebih dahulu lihat tanda pada bagian atas termostat. Biasanya pada bagian ini akan tertera suhu minimal saat katup termostat membuka atau menutup. Misalnya tertulis 92 derajat celcius. Itu artinya katup akan tertutup hingga suhu tersebut. Di atas suhu itu, katup akan membuka agar air yang panas dapat bersirkulasi ke dalam radiator.Usahakan air panas yang berada dalam baskom berada di atas suhu yang tertulis di termostat, umumnya di atas 100 derajat celcius. Untuk mengetahui suhu tersebut, bisa memakai bantuan alat termometer atau pengukur suhu badan. Prosedur pengujian dilakukan dengan cara memasukkan termostat dan termometer ke dalam air. Kemudian lihat reaksi termostat. Jika dalam suhu tinggi, katup tidak bereaksi, maka termostat sudah rusak.

C. KAVITASI

A. PENGERTIAN KAVITASI

Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi hisap pompa. Misalnya, air pada tekanan 1 atm akan mendidih dan menjadi uap pada suhu 100 derajat celcius.

Tetapi jika tekanan direndahkan maka air akan bisa mendidih pada temperatur yang lebih rendah bahkan jika tekanannya cukup rendah maka air bisa mendidih pada suhu kamar.

Apabila zat cair mendidih, maka akan timbul gelembung-gelembung uap zat cair. Hal ini dapat terjadi pada zat cair yang sedang mengalir di dalam pompa maupun didalam pipa. Tempat-tempat yang bertekanan rendah dan/atau yang berkecepatan tinggi di dalam aliran, maka akan sangat rawan mengalami kavitasi. Misalnya pada pompa maka bagian yang akan mudah mengalami kavitasi adalah pada sisi isapnya.

Kavitasi pada bagian ini disebabkan karena tekanan isap terlalu rendah.Knapp (Karassik dkk, 1976) menemukan bahwa mulai terbentuknya gelembung sampai gelembung pecah hanya memerlukan waktu sekitar 0,003 detik. Gelembung ini akan terbawa aliran fluida sampai akhirnya berada pada daerah yang mempunyai tekanan lebih besar daripada tekanan uap jenuh cairan. Pada daerah tersebut gelembung tersebut akan pecah dan akan menyebabkan shock pada dinding di dekatnya. Cairan akan masuk secara tiba-tiba ke ruangan yang terbentuk akibat pecahnya gelembung uap tadi sehingga mengakibatkan tumbukan.

Peristiwa ini akan menyebabkan terjadinya kerusakan mekanis pada pompa sehingga bisa menyebabkan dinding akan berlubang atau bopeng. Peristiwa ini disebut dengan erosi kavitasi sebagai akibat dari tumbukan gelembung-gelembung uap yang pecah pada dinding secara terus menerus.

B. PENGARUH KAVITASI TERHADAP KINERJA POMPAPada tiga tulisan sebelumnya kita telah mengenal pengaruh kavitasi dan klasifikasi kavitasi berdasarkan penyebab utamanya. Kali ini kita kembali memperdalam pengaruh kavitasi ini secara lebih detil. Sebelumnya kita telah tahu pengaruh kavitasi secara umum adalah sebagai berikut :

Berkurangnya kapasitas pompa

Berkurangnya head (pressure)

Terbentuknya gelembung-gelembung udara pada area bertekanan rendah di dalam

selubung pompa (volute)

Suara bising saat pompa berjalan.

Kerusakan pada impeller atau selubung pompa (volute).

Kavitasi dinyatakan dengan cavities atau lubang di dalam fluida yang kita pompa. Lubang ini juga dapat dijelaskan sebagai gelembung-gelembung, maka kavitasi sebenarnya adalah pembentukan gelembung-gelembung dan pecahnya gelembung tersebut.

Gelembung terbentuk tatkala cairan mendidih. Hati-hati untuk menyatakan mendidih itu sama dengan air yang panas untuk disentuh, karena oksigen cair juga akan mendidih dan tak seorang pun menyatakan itu panas.

Mendidihnya cairan terjadi ketika ia terlalu panas atau tekananya terlalu rendah. Pada tekanan permukaan air laut 1 bar (14,7 psia) air akan mendidih pada suhu 212oF (100oC). Jika tekanannya turun air akan mendidih pada suhu yang lebih rendah. Ada tabel yang menyatakan titik didih air pada setiap suhu yang berbeda.

Satuan tekanan di sini yang digunakan adalah absolute bukan pressure gauge, ini jamak dipakai tatkala kita berbicara mengenai sisi isap pompa untuk menghindari tanda minus. Maka saat menyebut tekanan atmosfir nol, kita katakan 1 atm sama dengan 14,7 psia pada permukaan air laut dan pada sistim metrik kita biasa memakai 1 bar atau 100 kPa. Kita balik ke paragraf pertama untuk menjelaskan akibat dari kavitasi, sehingga kita lebih tahu apa sesungguhnya yang terjadi.

Kapasitas Pompa Berkurang

Ini terjadi karena gelembung-gelembung udara banyak mengambil tempat (space), dan kita tidak bisa memompa cairan dan udara pada tempat dan waktu yang sama. Otomatis cairan yang kita perlukan menjadi berkurang. Jika gelembung itu besar pada eye impeller, pompa akan kehilangan pemasukan dan akhirnya perlu priming (tambahan cairan pada sisi isap untuk menghilangkan udara).

Tekanan (Head) kadang berkurang

Gelembung-gelembung tidak seperti cairan, ia bisa dikompresi (compressible). Nah, hasil kompresi inilah yang menggantikan head, sehingga head pompa sebenarnya menjadi berkurang. Pembentukan gelembung pada tekanan rendah karena tidak bisa terbentuk pada tekanan tinggi.

Kita harus selalu ingat bahwa jika kecepatan fluida bertambah, maka tekanan fluida akan berkurang. Ini artinya kecepatan fluida yang tinggi pasti di daerah bertekanan rendah.Ini akan menjadi masalah setiap saat jika ada aliran fluida melalui pipa terbatas, volute atau perubahan arah yang mendadak. Keadaan ini sama dengan aliran fluida pada penampang kecil antara ujung impeller dengan volute cut water.

Bagian-bagian Pompa Rusak

Gelembung-gelembung itu pecah di dalam dirinya sendiri, ini dinamakan imploding kebalikan dari exploding. Gelembung-gelembung itu pecah dari segala sisi, tetapi bila ia jatuh menghantam bagian dari metal seperti impeller atau volute ia tidak bisa pecah dari sisi tersebut, maka cairan masuk dari sisi kebalikannya pada kecepatan yang tinggi dilanjutkan dengan gelombang kejutan yang mampu merusak part pompa. Ada bentuk yang unik yaitu bentuk lingkaran akibat pukulan ini, dimana metal seperti dipukul dengan 'ball peen hammer.

Kerusakan ini kebanyakan terjadi membentuk sudut ke kanan pada metal, tetapi pengalaman menunjukan bahwa kecepatan tinggi cairan kelihatannya datang dari segala sudut.

Semakin tinggi kapasitas pompa, kelihatannya semakin mungkin kavitasi terjadi. Nilai Specific speed pump yang tinggi mempunyai bentuk impeller yang memungkinkan untuk beroperasi pada kapasitas yang tinggi dengan power yang rendah dan kecil kemungkinan terjadi kavitasi. Hal ini biasanya dijumpai pada casing yang berbentuk pipa, dari pada casing yang berbentuk volute seperti yang sering kita lihat.

C. CARA MENGHINDARI KAVITASIKavitasi juga menyebabkan suara yang berisik, getaran, korosi yang disebabkan karena adanya reaksi kimia gas-gas dan logam, dan juga dapat menyebabkan performansi pompa akan menurun secara tiba-tiba sehingga pompa tidak dapat bekerja dengan baik.

Cara-cara yang bisa digunakan untuk menghindari terjadinya kavitasi antara lain :

1. Tekanan sisi isap tidak boleh terlalu rendah Pompa tidak boleh diletakkan jauh di atas permukaan cairan yang dipompa sebab menyebabkan head statisnya besar.

2. Kecepatan aliran pada pipa isap tidak boleh terlalu besar. Bagian yang mempunyai kecepatan tinggi maka tekanannya akan rendah. Oleh karena itu besarnya kecepatan aliran harus dibatasi, caranya dengan membatasi diameter pipa isap tidak boleh terlalu kecil.

3. Menghindari instalasi berupa belokan-belokan tajam Pada belokan yang tajam kecepatan aliran fluida akan meningkat sedangkan tekanan fluida akan turun sehingga menjadi rawan terhadap kavitasi.

4. Pipa isap dibuat sependek mungkin, atau dipilih pipa isap satu nomer lebih tinggi

untuk mengurangi kerugian gesek.

5. Tidak menghambat aliran cairan pada sisi isap.

6. Head total pompa harus sesuai dengan yang diperlukan pada kondisi operasi sesungguhnya.

Berikut adalah "cara cepat" menentukan apakah pompa mengalami kavitasi/tidak:

1. Hitung pressure static di suction pompa (tidak termasuk pressure akibat velocity fluida),. Pakai software simulasi jika sistemnya kompleks. Pastikan anda memasukkan komponen2 yang berpengaruh (valve, orifice, elbow, panjang pipa, dll).

2. Pakai HYSYS, masukkan komposisi fluida, masukkan temperatur operasi dan masukkan nilai 0 atau 1 pada vapour/phase fraction, oala... kita peroleh vapour pressure.

3. Bandingkan kedua nilai diatas. Ubah valuenya ke feet head (inilah NPSHA anda) dengan persamaan:

4. Cek NPSHR di curve dari manufacturer pompa anda (Pada umumnya pompa ditest menggunakan water pada temperature kamar, jadi berhati-hatilah jk fluida anda bkn water)

5. GPSA databook memberikan guide safety margin 2-3 ft NPSHA lebih tinggi dari NPSHR.

Menyambung dengan ekspander setidaknya akan membuat restriksi ke suction pompa anda berkurang (meninggikan NPSHA).Menggunakan expander juga akan memperkecil resiko udara terperangkap. Namun dibandingkan dengan menggunakan pipa yang sesuai, grafik sistem anda akan berubah (perubahan diameter dianggap restriksi).

Beberapa efek yang ditimbulkannya dan klasifikasi kavitasi,yaitu :

1. Vaporisation - Penguapan.

Selanjutnya kita kaji secara singkat klasifikasi yang kedua :

2. Air Ingestion - Masuknya Udara Luar ke Dalam SystemPompa sentrifugal hanya mampu meng'handle' 0.5% udara dari total volume. Lebih dari 6% udara, akibatnya bisa sangat berbahaya, dapat merusak komponen pompa.Udara dapat masuk ke dalam system melalui beberapa sebab, antara lain : Dari packing stuffing box (Bagian A - Lihat Gambar). Ini terjadi, jika pompa dari kondensor, evaporator atau peralatan lainnya bekerja pada kondisi vakum. Letak valve di atas garis permukaan air (water line).

Flens (sambungan pipa) yang bocor.

Tarikan udara melalui pusaran cairan (vortexing fluid).

Jika 'bypass line' letaknya terlalu dekat dengan sisi isap, hal ini akan menambah

suhu udara pada sisi isap.

Berkurangnya fluida pada sisi isap, hal ini dapat terjadi jika level cairan terlalu rendah.

3. Internal Recirculation - Sirkulasi Balik di dalam System

Kondisi ini dapat terlihat pada sudut terluar (leading edge) impeller, dekat dengan diameter luar, berputar balik ke bagian tengah kipas. Ia dapat juga terjadi pada sisi awal isap pompa.

Efek putaran balik ini dapat menambah kecepatannya sampai ia menguap dan kemudian 'pecah' ketika melalui tempat yang tekanannya lebih tinggi. Ini selalu terjadi pada pompa dengan NPSHA yang rendah. Untuk mengatasi hal tersebut, kita harus tahu nilai Suction Spesific Speed , yang dapat digunakan untuk mengontrol pompa saat beroperasi, berapa nilai terdekat yang teraman terhadap nilai BEP(Best Efficiency Point) pompa yang harus diambil untuk mencegah terjadinya masalah

Catatan penting :

Untuk pompa double suction, kapasitas dibagi 2 karena ada 2 impeller eyes.

Ideal untuk 'membeli' pompa dengan nilai Suction Spesific Speed kurang dari 8500(5200 metrik) kecuali untuk kondisi yang ekstrim.

Mixed Hydrocarbon dan air panas idealnya pada 9000 12000 (55007300 metric) atau lebih tinggi, lebih bagus.

Nilai Suction Spesific Speed yang tinggi menandakan impeller eye-nya lebih besar dari biasanya dan biasanya nilai efisiensinya disesuaikan dengan nilai NPSHR yang rendah.

Lebih tinggi nilai Suction Spesific Speed memerlukan desain khusus, operasinya memungkinkan adanya kavitasi.

Biasanya, pompa yang beroperasi dibawah 50% dari nilai BEP-nya tidak reliable.

Jika kita memakai open impeller, kita dapat mengoreksi internal recirculation dengan mengatur suaian(clearance) impeller sesuai dengan spesifikasi pabrik pembuatnya.

Jenis impeller

Untuk jenis Closed Impeller lebih banyak masalahnya dan kebanyakan pada prakteknya dikembalikan ke pabrik pembuatnya untuk di evaluasi atau mungkin didesain ulang pada impellernya atau perubahan ukuran suaian(clearance) pada wearing ring.

D. Anti FreezeDEFINISI ANTI-FEERZE

Sebuah antibeku adalah aditif yang menurunkan titik beku cairan berbasis air. Sebuah campuran antibeku digunakan untuk mencapai pembekuan-titik depresi untuk lingkungan dingin dan juga mencapai titik didih elevasi ("anti-mendidih") untuk memungkinkan suhu pendingin yang lebih tinggi. Pembekuan dan titik didih adalah properti koligatif larutan, yang tergantung pada konsentrasi zat terlarut.

Karena air memiliki sifat yang baik sebagai pendingin, antibeku digunakan dalam mesin pembakaran internal dan aplikasi transfer panas lainnya, seperti pendingin HVAC dan pemanas air matahari. Tujuan dari antibeku adalah untuk mencegah kandang kaku dari meledak karena ekspansi ketika air membeku. Secara komersial, baik aditif (konsentrat murni) dan campuran (larutan diencerkan) disebut antibeku, tergantung pada konteksnya. Hati-hati memilih suatu antibeku dapat mengaktifkan rentang temperatur yang luas di mana campuran tetap dalam fase cair, yang sangat penting untuk transfer panas yang efisien dan berfungsinya penukar panas.

Garam yang sering digunakan untuk de-icing, tetapi larutan garam tidak digunakan untuk sistem pendinginan karena mereka dapat menyebabkan korosi parah pada logam. Sebaliknya, antifreezes non-korosif yang biasanya digunakan untuk kritis de-icing, seperti untuk sayap pesawat.Penggunaan mesin pembakaran internal dan otomotifAntibeku dicelup neon hijau terlihat di tangki kepala radiator saat tutup radiator mobil dihapus

Kebanyakan mesin otomotif "air" -cooled untuk menghilangkan limbah panas, meskipun "air" sebenarnya antibeku / campuran air dan bukan air biasa. Mesin pendingin Istilah ini banyak digunakan dalam industri otomotif, yang meliputi fungsi utamanya perpindahan panas konvektif untuk mesin pembakaran internal. Ketika digunakan dalam konteks otomotif, inhibitor korosi ditambahkan untuk membantu melindungi kendaraan 'radiator, yang seringkali mengandung berbagai logam elektrokimia kompatibel (aluminium, besi cor, tembaga, kuningan, solder, dan lain-lain). Pompa air segel pelumas juga ditambahkan.

Antifreeze dikembangkan untuk mengatasi kekurangan air sebagai fluida perpindahan panas. Dalam beberapa busi mesin freeze (colokan mesin ekspansi block) ditempatkan di daerah blok mesin di mana pendingin mengalir untuk melindungi mesin dari kerusakan beku [rujukan?] Jika suhu lingkungan turun di bawah titik beku dari antibeku / campuran air . Ini tidak harus bingung dengan colokan inti, yang tujuannya adalah untuk memungkinkan penghapusan pasir yang digunakan dalam proses pengecoran blok mesin (colokan inti akan terdorong keluar jika membeku pendingin, meskipun, dengan asumsi bahwa mereka berdampingan saluran pendingin, yang tidak selalu terjadi).

Di sisi lain, jika pendingin mesin terlalu panas, mungkin mendidih sementara di dalam mesin, menyebabkan rongga (kantong uap), yang mengarah ke lokal hot spot dan bencana kegagalan mesin. Jika air putih adalah untuk digunakan sebagai pendingin mesin, akan mempromosikan korosi galvanik. Tepat pendingin mesin dan sistem pendingin bertekanan dapat membantu menghindarkan masalah yang membuat air putih sesuai dengan mesin otomotif. Dengan antibeku yang tepat, rentang temperatur yang luas dapat ditoleransi oleh mesin pendingin, seperti -34 F (-37 C) untuk 265 F (129 C) untuk 50% (volume) propilen glikol diencerkan dengan air dan 15 psi sistem pendingin bertekanan [1] [2].

Awal antibeku pendingin mesin adalah metanol (metil alkohol). Metanol digunakan secara luas dalam cairan windshiled Namun, di Eropa, karena undang-undang REACH baru, penggunaan metanol dalam cairan kaca terbatas pada 5% dan dalam waktu dekat akan berkurang menjadi 3%. [3] Sebagai tutup radiator yang vented, tidak disegel, metanol itu hilang penguapan, membutuhkan pengisian sering untuk menghindari pembekuan pendingin. Metanol juga mempercepat korosi logam, terutama aluminium, yang digunakan dalam mesin dan sistem pendingin. Etilena glikol dikembangkan, dan segera diganti metanol sebagai sistem pendingin mesin antibeku. Memiliki volatilitas yang sangat rendah dibandingkan dengan metanol dan air. Sebelum tahun 1970-an, sistem pendingin yang tanpa tekanan dan mesin sering dingin dari mesin otomotif modern. Dengan pressurizing sistem pendingin dengan tutup radiator, titik didih cairan meningkat, memungkinkan suhu mesin lebih tinggi dan efisiensi bahan bakar yang lebih baik. Sistem bertekanan tidak lumayan mengubah titik beku.Kegunaan lain

Solusi yang paling umum berbasis air antibeku digunakan dalam elektronik pendinginan adalah campuran air dan baik etilena glikol (EGW) atau propilen glikol (PGW). Penggunaan etilena glikol memiliki sejarah yang lebih panjang, terutama di industri otomotif. Namun, solusi EGW diformulasikan untuk industri otomotif sering memiliki silikat berbasis karat inhibitor yang dapat mantel dan / atau menyumbat permukaan penukar panas. Etilena glikol terdaftar sebagai bahan kimia beracun yang membutuhkan perawatan dalam penanganan dan pembuangan.

Etilena glikol memiliki sifat yang diinginkan termal, termasuk titik didih tinggi, titik beku yang rendah, stabilitas atas berbagai suhu, dan panas spesifik yang tinggi dan konduktivitas termal. Ini juga memiliki viskositas rendah dan, oleh karena itu persyaratan memompa berkurang. Meskipun EGW memiliki sifat fisik yang lebih diinginkan daripada PGW, pendingin terakhir ini digunakan dalam aplikasi di mana toksisitas mungkin menjadi perhatian. PGW umumnya diakui sebagai aman untuk digunakan dalam aplikasi makanan atau pengolahan makanan, dan juga dapat digunakan di ruang tertutup.

Campuran yang sama yang umum digunakan dalam HVAC dan pemanas industri atau sistem pendingin sebagai media transfer panas berkapasitas tinggi. Banyak formulasi memiliki inhibitor korosi, dan diharapkan bahwa bahan kimia ini akan diisi ulang (secara manual atau di bawah kontrol otomatis) untuk menjaga pipa mahal dan peralatan dari korosi.Agen utama

BAHAN CAMPURAN

Metanol (juga dikenal sebagai metil alkohol, carbinol, alkohol kayu, nafta kayu atau roh kayu) adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Ini adalah alkohol yang paling sederhana, dan merupakan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, cairan beracun ringan dengan bau khas yang agak lebih ringan dan lebih manis daripada etanol (etil alkohol). Pada suhu kamar, itu adalah pelarut polar dan digunakan sebagai antibeku, pelarut, bahan bakar, dan sebagai denaturant untuk etil alkohol. Hal ini tidak populer untuk mesin, tetapi dapat ditemukan dalam cairan otomotif kaca depan mesin cuci, de-icers, dan aditif bensin.Etilena glikolEtilena glikol

Solusi glikol etilena menjadi tersedia pada tahun 1926 dan dipasarkan sebagai "antibeku permanen" karena titik didih yang lebih tinggi diberikan keuntungan untuk musim panas menggunakan serta selama cuaca dingin. Mereka digunakan saat ini untuk berbagai aplikasi, termasuk mobil, namun secara bertahap digantikan oleh propilen glikol karena toksisitas yang lebih rendah.

Ketika etilena glikol digunakan dalam sistem, mungkin menjadi teroksidasi menjadi lima asam organik (asam format, oksalat, glikolat, glyoxalic dan asam asetat). Menghambat etilena glikol campuran antibeku yang tersedia, dengan aditif yang buffer pH dan cadangan alkalinitas solusi untuk mencegah oksidasi etilena glikol dan pembentukan asam tersebut. Nitrit, silikat, theodin, borat dan azoles juga dapat digunakan untuk mencegah serangan korosif pada logam.PeracunanArtikel utama: Ethylene glycol keracunan

Etilena glikol adalah beracun bagi manusia dan hewan lainnya, [4] [5] dan harus ditangani dengan hati-hati dan dibuang dengan benar. Rasa manis yang dapat menyebabkan konsumsi disengaja atau mengizinkan sengaja menggunakan sebagai senjata pembunuh. [6] [7] [8] Ethylene glycol sulit dideteksi dalam tubuh, dan menyebabkan gejala-termasuk keracunan, diare berat, dan vomiting- yang dapat bingung dengan penyakit atau penyakit lain [4] [8] metabolisme Its menghasilkan kalsium oksalat, yang mengkristal di otak, jantung, paru-paru, dan ginjal, merusak mereka.; tergantung pada tingkat paparan, akumulasi racun dalam tubuh dapat berlangsung beberapa minggu atau bulan sebelum menyebabkan kematian, tetapi mati oleh gagal ginjal akut dapat mengakibatkan dalam waktu 72 jam jika individu tidak menerima perawatan medis yang tepat untuk keracunan. [4] Beberapa campuran etilena glikol antibeku mengandung zat embittering, seperti denatonium, untuk mencegah konsumsi disengaja atau disengaja.

Propylene glycol

Propylene glycol, di sisi lain, adalah jauh lebih beracun daripada etilena glikol dan dapat diberi label sebagai "antibeku tidak beracun". Hal ini digunakan sebagai antibeku mana etilena glikol akan pantas, seperti dalam sistem pengolahan makanan atau pipa air di rumah-rumah di mana konsumsi insidental dimungkinkan. Sebagai konfirmasi non-toksisitas relatif, FDA memungkinkan propilen glikol yang akan ditambahkan ke sejumlah besar makanan olahan, termasuk es krim, custard beku, salad dressing dan dipanggang.

Propylene glycol mengoksidasi saat terkena udara dan panas, membentuk asam laktat. [9] [10] Jika tidak terhambat dengan baik, cairan ini bisa sangat korosif, [rujukan?] Jadi agen pH buffer seperti dipotassium fosfat, Protodin dan kalium bikarbonat adalah sering ditambahkan ke propilen glikol, untuk mencegah korosi asam dari komponen logam. Solusi propilen glikol pra-menghambat seperti Dowfrost (diproduksi oleh Dow Chemicals, AS) dan Tonofrost (diproduksi oleh Chemtex Ltd Khusus, India) juga dapat digunakan sebagai pengganti murni propilen glikol untuk mencegah korosi.

Selain pendingin korosi sistem, fouling biologi juga terjadi. Setelah lendir bakteri mulai tumbuh, laju korosi sistem meningkat. Pemeliharaan sistem menggunakan solusi glikol termasuk pemantauan berkala perlindungan pembekuan, pH, berat jenis, tingkat inhibitor, warna, dan kontaminasi biologis. Propylene glycol harus diganti bila ternyata warna kemerahan.

Gliserin

Setelah digunakan untuk antibeku otomotif, gliserol memiliki keuntungan menjadi tidak beracun, tahan suhu yang relatif tinggi, dan noncorrosive.

Seperti etilena glikol dan propilen glikol, gliserol adalah kosmotrope non-ionik yang membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan molekul air, bersaing dengan ikatan hidrogen air air. Hal ini mengganggu pembentukan kisi kristal es kecuali suhu secara signifikan menurunkan. Minimum temperatur titik beku adalah sekitar -36 F / -37,8 C sesuai dengan 60-70% gliserol dalam air.

Gliserol secara historis digunakan sebagai antibeku untuk aplikasi otomotif sebelum digantikan oleh etilena glikol, yang memiliki titik beku yang lebih rendah. Sementara titik beku minimal campuran gliserol-air lebih tinggi dari campuran glikol-air etilena, gliserol tidak beracun dan sedang diperiksa ulang untuk digunakan dalam aplikasi otomotif. Gliserol diamanatkan untuk digunakan sebagai antibeku dalam banyak sistem sprinkler.

Di laboratorium, gliserol adalah komponen umum dari pelarut untuk reagen enzimatik disimpan pada suhu di bawah 0 C karena depresi suhu pembekuan solusi dengan konsentrasi tinggi gliserol. Hal ini juga digunakan sebagai krioprotektan mana gliserol dilarutkan dalam air untuk mengurangi kerusakan akibat kristal es untuk organisme laboratorium yang disimpan dalam solusi beku, seperti bakteri, nematoda, dan embrio mamalia.Mengukur titik beku

Setelah antibeku telah dicampur dengan air dan mulai digunakan, secara berkala perlu dipertahankan. Jika kebocoran mesin pendingin, bisul, atau jika sistem pendingin harus dikeringkan dan diisi ulang, perlindungan membekukan antibeku akan perlu dipertimbangkan. Dalam kasus lain kendaraan mungkin perlu dioperasikan di lingkungan dingin, membutuhkan lebih antibeku dan air kurang. Tiga metode yang umumnya digunakan untuk menentukan titik beku larutan tersebutE. HEAT EXCHANGER (HE) 2.1 Alat Penukar Kalor Prinsip dan Teori Dasar Perpindahan Panas Panas adalah salah satu bentuk energi yang dapat dipindahkan dari suatu tempat ke tempat lain, tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan sama sekali. Dalam suatu proses, panas dapat mengakibatkan terjadinya kenaikan suhu suatu zat dan atau perubahan tekanan, reaksi kimia dan kelistrikan.

Proses terjadinya perpindahan panas dapat dilakukan secara langsung, yaitu fluida yang panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin tanpa adanya pemisah dan secara tidak langsung, yaitu bila diantara fluida panas dan fluida dingin tidak berhubungan langsung tetapi dipisahkan oleh sekat-sekat pemisah.

Stabilitas fasa fluida pada HE suhu rendah sangat penting mengingat aliran panas/dingin harus dapat mengalir dengan baik (viscositas optimal). Pengaruh suhu, tekanan, dan jenis kriogenik akan sangat menentukan efektivitas pertukaran panas yang terjadi. Beberapa kriteria utama HE yang dibutuhkan untuk penggunaan pada suhu rendah:

1. Perbedaan suhu aliran panas dan dingin yg kecil guna meningkatkan efisiensi

2. Rasio luas permukaan terhadap volume yg besar untuk meminimalkan kebocoran

3. Perpindahan panas yang tinggi untuk mengurangi luas permukaan

4. Massa yg rendah untuk meminimalkan waktu start up

5. Kemampuan multi channel untuk mengurangi jumlah HE

6. Kemampuan menerima tekanan yg tinggi

7. Pressure Drop yg rendah

Minimalisasi beda suhu aliran panas & dingin harus juga memperhatikan pengaruh suhu terhadap panas spesifik (Cp) fluida. Jika Cp menurun dengan menurunnya suhu fluida (contoh Hidrogen), maka perbedaan suhu inlet & outlet harus ditambah dari harga minimal beda suhu aliran.

Perpindahan Panas Secara Konduksi Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas.

Perpindahan Panas Secara Konveksi Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.

Perpindahan Panas Secara Radiasi Perpindahan panas tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

Gambar 2.1 Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger (Djunaidi, 2009)

Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung.

a. Secaara kontak langsung

Panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.

b. Secara kontak tak langsung

Perpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah.

Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir.

Seperti yang telah dikemukakan dalam pendahuluan terdapat banyak sekali jenis-jenis alat penukar kalor. Maka untuk mencegah timbulnya kesalah pahaman maka alat penukar kalor dikelompokan berdasarkan fungsinya :

a. Chiller, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperature yang rendah. Temperature fluida hasil pendinginan didalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan amoniak atau Freon.

b. Kondensor, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasa menjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara. Uap atau campuran uap akan melepaskan panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik tenaga uap yang mempergunakan condensing turbin, maka uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam kondensor, lalu diembunkan menjadi kondensat.

c. Cooler, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan

(kipas).

d. Evaporator, alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi (penguapan) suatu zat dari fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau refrigerant cair.

e. Reboiler, alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali (reboil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri. Hal ini dapat dilihat pada penyulingan minyak pada gambar 2.2, diperlihatkan sebuah reboiler dengan mempergunakan minyak (665 0F) sebagai media penguap, minyak tersebut akan keluar dari boiler dan mengalir didalam tube.

Gambar. 2.2. Thermosiphon Reboiler (Anonim, 2011)

f. Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu:

Memanaskan fluida

Mendinginkan fluida yang panas

Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger, dimana fluida yang berada didalam tube adalah air, disebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell.

Gbr. 2.3. Konstruksi Heat Exchanger (Anonim, 2011)

2.2 Klasifikasi Alat Penukar Kalor

Melihat begitu banyaknya jenis alat penukar kalor (heat exchanger), maka dapat diklasifikasikan berdasarkan bermacam-macam pertimbangan yaitu :

1. Klasifikasi berdasarkan proses perpindahan panas

a. Tipe kontak tidak langsung

Tipe dari satu fase

Tipe dari banyak fase

Tipe yang ditimbun (storage type)

Tipe fluidized bed

b. Tipe kontak langsung

1) Immiscible fluids

2) Gas liquid

3) Liquid vapor

2. Klasifikasi berdasarkan jumlah fluida yang mengalir

a. Dua jenis fluida

b. Tiga jenis fluida

c. N Jenis fluida (N lebih dari tiga)

3. Klasifikasi berdasarkan kompaknya permukaan

a. Tipe penukar kalor yang kompak, Density luas permukaan > 700 m

b. Tipe penukar kalor yang tidak kompak, Density luas permukaan < 700 m

4. Klasifikasi berdasarkan mekanisme perpindahan panas

a. Dengan cara konveksi, satu fase pada kedua sisi alirannya

b. Dengan cara konveksi pada satu sisi aliran dan pada sisi yang lainnya terdapat cara konveksi 2 aliran

c. Dengan cara konveksi pada kedua sisi alirannya serta terdapat 2 pass aliran masingmasing

d. Kombinasi cara konveksi dan radiasi

5. Klasifikasi berdasarkan konstruksi

a. Konstruksi tubular (shell and tube)

1) Tube ganda (double tube)

2) Konstruksi shell and tube o Sekat plat (plate baffle) o Sekat batang (rod baffle) o Konstruksi tube spiral

b. Konstruksi tipe pelat

1) Tipe pelat 3) Tipe lamella

2) Tipe spiral 4) Tipe pelat koil

c. Konstruksi dengan luas permukaan diperluas (extended surface)

1) Sirip pelat (plate fin)

2) Sirip tube (tube fin)

Heat pipe wall

Ordinary separating wall

d. Regenerative

1) Tipe rotary 3) Tipe disk (piringan)

2) Tipe drum 4) Tipe matrik tetap

6. Klasifikasi berdasarkan pengaturan aliran

a. Aliran dengan satu pass

1) Aliran berlawanan 4) Aliran parallel

2) Aliran melintang 5) Aliran split

3) Aliran yang dibagi (divided)

b. Aliran multipass

1) Permukaan yang diperbesar (extended surface)

Aliran counter menyilang

Aliran paralel menyilang

Aliran compound

Shell and tube

Aliran paralel yang berlawanan (M pass pada shell dan N pass pada tube)

Aliran split

Aliran dibagi (devided)

2) Multipass plat

N paralel plat multipass

2.3 Jenis-jenis Heat Exchanger

Dikarenakan banyaknya jenis dari alat penukar kalor, maka dalam pembahasan akan dibatasi pada alat penukar kalor jenis heat exchanger yang banyak dijumpai dalam industri perminyakan. Heat exchanger ini juga banyak mempunyai jenisjenisnya.

Perlu diketahui bahwa untuk alat-alat ini terdapat suatu terminology yang telah distandarkan untuk menamai alat dan bagian-bagian alat tersebut yang dikeluarkan oleh Asosiasi pembuat Heat Exchanger yang dikenal dengan Tublar Exchanger Manufactures Association (TEMA). Standarisasi tersebut bertujuan untuk melindungi para pemakai dari bahaya kerusakan atau kegagalan alat, karena alat ini beroperasi pada temperature dan tekanan yang tinggi.

Didalam standar mekanik TEMA, terdapat dua macam kelas heat Exchanger, yaitu :

1. Kelas R, yaitu untuk peraalatan yang bekerja dengan kondisi berat, misalnya untuk industri minyak dan kimia berat.

2. Kelas C, yaitu yang dibuat untuk general purpose, dengan didasarkan pada segi ekonomis dan ukuran kecil, digunakan untuk proses-proses umum industri.

Jenis-jenis Heat Exchanger yang terdapat pada industri perminyakan dapat dibedakan atas :

2.3.1 Shell and Tube

Jenis ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan dalam industri perminyakan. Alat ini terdiri dari sebuah shell (tabung/slinder besar) dimana didalamnya terdapat suatu bandle (berkas) pipa dengan diameter yang relative kecil. Satu jenis fluida mengalir didalam pipa-pipa sedangkan fluida lainnya mengalir dibagian luar pipa tetapi masih didalam shell. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.4

Alat penukar panas cangkang dan buluh terdiri atas suatu bundel pipa yang dihubungkan secara parallel dan ditempatkan dalam sebuah pipa mantel (cangkang ). Fluida yang satu mengalir di dalam bundel pipa, sedangkan fluida yang lain mengalir di luar pipa pada arah yang sama, berlawanan, atau bersilangan. Kedua ujung pipa tersebut dilas pada penunjang pipa yang menempel pada mantel. Untuk meningkatkan effisiensi pertukaran panas, biasanya pada alat penukar panas cangkang dan buluh dipasang sekat ( buffle ). Ini bertujuan untuk membuat turbulensi aliran fluida dan menambah waktu tinggal ( residence time ), namun pemasangan sekat akan memperbesar pressure drop operasi dan menambah beban kerja pompa, sehingga laju alir fluida yang dipertukarkan panasnya harus diatur.

Ada beberapa fitur desain termal yang akan diperhitungkan saat merancang tabung di shell dan penukar panas tabung. Ini termasuk:

a. Diameter pipa : Menggunakan tabung kecil berdiameter membuat penukar panas baik ekonomis dan kompak. Namun, lebih mungkin untuk heat exchanger untuk mengacau-balaukan lebih cepat dan ukuran kecil membuat mekanik membersihkan fouling yang sulit. Untuk menang atas masalah fouling dan pembersihan, diameter tabung yang lebih besar dapat digunakan. Jadi untuk menentukan diameter tabung, ruang yang tersedia, biaya dan sifat fouling dari cairan harus dipertimbangkan.

b. Ketebalan tabung: Ketebalan dinding tabung biasanya ditentukan untuk memastikan:

Ada ruang yang cukup untuk korosi

Itu getaran aliran-diinduksi memiliki ketahanan

Axial kekuatan

Kemampuan untuk dengan mudah stok suku cadang biaya

Kadang-kadang ketebalan dinding ditentukan oleh perbedaan tekanan maksimum di dinding.

c. Panjang tabung : penukar panas biasanya lebih murah ketika mereka memiliki diameter shell yang lebih kecil dan panjang tabung panjang. Dengan demikian, biasanya ada tujuan untuk membuat penukar panas selama mungkin. Namun, ada banyak keterbatasan untuk ini, termasuk ruang yang tersedia di situs mana akan digunakan dan kebutuhan untuk memastikan bahwa ada tabung tersedia dalam panjang yang dua kali panjang yang dibutuhkan (sehingga tabung dapat ditarik dan diganti). Juga, itu harus diingat bahwa tunggal, tabung tipis yang sulit untuk mengambil dan mengganti.

d. Tabung pitch : ketika mendesain tabung, adalah praktis untuk memastikan bahwa tabung pitch (yaitu jarak pusat-pusat tabung sebelah) tidak kurang dari 1,25 kali diameter luar tabung '

Shell and tube penukar panas terdiri dari serangkaian tabung. Satu set dari tabung berisi cairan yang harus baik dipanaskan atau didinginkan. Cairan kedua berjalan lebih dari tabung yang sedang dipanaskan atau didinginkan sehingga dapat menyediakan panas atau menyerap panas yang dibutuhkan. Satu set tabung disebut berkas tabung dan dapat terdiri dari beberapa jenis tabung: polos, bersirip longitudinal dll Shell dan penukar panas tabung biasanya digunakan untuk aplikasi tekanan tinggi (dengan tekanan lebih besar dari 30 bar) dan suhu lebih besar dari 260 C. Hal ini karena shell dan penukar panas tabung yang kuat karena bentuknya.

Pemilihan Material Tabung

Agar dapat memindahkan panas dengan baik, material tabung harus mempunyai thermal conductivity. Karena panas ditransfer dari suatu sisi yang panas menuju sisi yang dingin melalui tabung, terdapat perbedaan temperature sepanjang lebar tabung. Karena ada kecenderungan material tabung untuk mengembang berbeda-beda secara thermal pada berbagai temperature thermal stresses muncul selama operasi. Hal ini sesuai terhadap tegangan dari tekanan tinggi dari fluida itu sendiri.

Material tabung juga harus sesuai dengan kedua hal yaitu sisi shell dan sisi tube yang dialiri untuk peri